調頻同步廣播網設計原則及建設方案

寧應斌

（大連新聞傳媒集團大連廣播電視發射臺，遼寧 大連 116000）

0 引言

隨著社會的快速發展和城市化進程的加快，廣播作為一種重要的信息傳播工具，其作用日益凸顯。然而，由于地理環境的復雜性和信號傳輸的困難，廣播在某些地區的覆蓋效果并不理想。為了解決這一問題，大連市廣播電臺決定引入調頻同步廣播網技術，以擴大廣播覆蓋范圍，提升信號質量。

1 調頻同步廣播網的設計原則

調頻同步廣播網的設計需遵循以下原則。第一，穩定性與可靠性。系統采用數字基帶同步技術，實現全系統的同步與穩定。數字音頻信號在傳輸過程中不會失真，且抗干擾能力強，保證了系統的穩定性與可靠性[1]。第二，易集成與可擴展性。所設計的系統應易于集成、通用性強、可擴展性強、生命周期長。整個系統是一個“網絡化”工程，各部分之間相互獨立又相互聯系，方便進行系統集成與擴展。此外，系統設計遵循行業標準《調頻同步廣播系統技術規范》（GY/T 154—2000），保證了系統的標準化與兼容性[2]。第三，同頻、同相、同調。系統設計要求各發射機的調頻信號頻率相同、相位相同、調制度相同，是實現全系統無縫隙同步覆蓋的關鍵技術指標[3]。第四，遠程監控與管理。系統應具備遠程監控管理中心，實現對各發射站點發射系統及工作環境的監控和管理。第五，抗干擾性能。系統應具備良好的抗干擾性能，以確保廣播節目的清晰度與穩定性。

2 調頻同步廣播網的系統構成及工作原理

調頻同步廣播網主要由同步編碼器、同步解碼器及數字同步激勵器等構成。同步編碼器安裝在信號前端系統中，負責對音頻信號進行編碼壓縮、復用，并以復用碼流的形式傳輸音頻信號。同步編碼器還負責插入同步時間標識，為同步解碼器提供時間同步基準。同步解碼器安裝在各發射臺，與同步編碼器配合使用，主要功能是從傳輸網絡接收節目傳輸碼流，并進行信號的解復用，根據收到的同步時間標識測量系統時延，并對各路音頻進行自動延時補償，保證各發射臺的時間同步。數字同步激勵器是實現高質量同步廣播的關鍵設備，不但要具有目前國際上通用的數字激勵器的全部功能，而且需增加“同頻”“同相”“同調制度”等特殊功能。數字同步激勵器的性能直接關系到載波和調制度的穩定度[4]。

調頻同步廣播網的工作原理如下。各發射臺的調頻同步發射機使用同頻率、同時間發送同一套節目。由于各個發射臺傳輸鏈路不同，即使全部采用同一種物理鏈路，也存在傳輸路由參數變化、時延抖動等問題，很難保證恒定的傳輸時延。因此，需要通過數字基帶同步技術來解決傳輸中的自動延時調整問題。數字基帶同步技術是一種通用的單頻網同步技術，使用全球定位系統（Global Positioning System，GPS）標頻發生器輸出的1 PPS、10 MHz時鐘和標頻信號作為同步編解碼器的基準信號，確保各發射臺的時間同步[5]。同時，采用數字調頻技術，使各發射臺發出的調頻信號各項指標完全一致（同步），精準實現整個調頻網絡的物理同步[6]。

3 調頻同步廣播網的建設方案

大連廣播電視臺以傳播文化、傳遞信息、服務聽眾為宗旨，擁有豐富的廣播節目資源和廣泛的聽眾基礎。然而，由于地理環境的復雜性，該臺在某些地區的覆蓋效果并不理想。為了解決這一問題，大連廣播電視臺決定引入調頻同步廣播網技術，以擴大廣播覆蓋范圍，提升信號質量。

3.1 發射臺站的選擇和建設

根據大連市的地理環境和廣播覆蓋需求，可選擇5 個發射臺站作為調頻同步廣播網的發射節點，分別位于市區中心、東南部山區、西部和北部沿海附近。每個發射臺站都配備了高性能的發射機和天線系統，以確保信號的穩定傳輸和覆蓋效果。發射機選用RVR 公司輸出功率為2 kW 的調頻發射機，頻率范圍為87.5 ～108 MHz，調制方式為調頻（Frequency Modulated，FM），音頻輸入為音頻工程師協會/歐洲廣播聯盟（Audio Engineering Society/European Broadcast Union，AES/EBU）數字音頻信號，具有輸出功率大、效率高、穩定性好等優點。天線系統選用國產高性能天線系統，具體參數如下：天線增益8 dB，極化方式為垂直極化，阻抗50 Ω，每百米饋線損耗≤0.5 dB。

3.2 傳輸網絡的設計和建設

本次調頻同步廣播網建設采用了光纖傳輸和微波傳輸相結合的傳輸網絡方案。光纖傳輸選用了華為公司的OptiX OSN 3500 型光傳輸設備。該設備具有傳輸容量大、穩定性高、擴展性強等優點，能夠滿足廣播信號傳輸的需求。為了保證光纖傳輸的質量和穩定性，采用了高品質的光纜和連接器，光纜型號為GYTA53-12B1，連接器型號為FC/APC。微波傳輸選用了哈里斯公司的鉆石系列數字微波設備。該設備采用先進的正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）調制技術和高效的信號處理算法，能夠在復雜的電磁環境下實現高速、穩定的微波傳輸。

為了確保光纖和微波傳輸的順暢連接和高效傳輸，關鍵節點采用了華為公司的OSN 7500 型光交叉連接設備。該設備具有交叉連接容量大、調度靈活、擴展性強等優點，能夠實現光纖和微波傳輸的高效轉換和調度。在數據方面，通過仿真和實際測試驗證了該傳輸網絡方案的可行性和性能。仿真結果表明，該方案能夠滿足大連廣播電視臺調頻同步廣播網的傳輸需求，在惡劣的電磁環境下仍能保持較高的傳輸質量和穩定性。實際測試結果表明，該方案在光纖和微波傳輸的帶寬利用率、誤碼率、抖動等指標上均表現出色，能夠滿足廣播信號傳輸的要求。

3.3 天饋線系統設計

天饋線系統的設計和選擇在調頻同步廣播網建設中直接影響廣播信號的覆蓋范圍和傳輸質量。在本次大連廣播電視臺調頻同步廣播網的建設中，天線選用了國產高性能天線，型號為TDB-805。這款天線具有增益高、方向性好、結構緊湊等特點，適用于廣播發射的需求。為了確保天線的穩定性和耐久性，安裝采用了優質鋁合金材料和防水處理工藝。饋線方面選用了國產高品質饋線，型號為SYV-50-7，具有損耗低、阻抗匹配好、耐高溫等特點，能夠保證廣播信號的高質量傳輸。

在選擇天饋線系統的過程中，技術人員還進行了詳細的數據分析和模擬測試。通過對不同型號、不同參數的天線和饋線進行組合測試，得出了最佳的天饋線系統方案[7]。該方案在實際應用中的覆蓋范圍達到了預期目標，信號質量穩定可靠，能夠滿足大連廣播電視臺的廣播需求。為了確保天饋線系統的正常運行和維護方便，安裝時采取了多項措施，如在天線安裝位置加裝了避雷針和接地系統，定期清潔和檢測天饋線系統。

3.4 監控系統的設計和實施

監控系統能夠對廣播網進行實時監測、故障預警和數據分析，確保廣播網正常運行。本次大連市廣播電臺調頻同步廣播網的建設中，設計并實施了一套完善的監控系統。

監控系統采用基于云計算的遠程監控方案，由前端數據采集設備、網絡傳輸設備和后端數據處理設備組成。前端數據采集設備負責采集各發射臺站和傳輸網絡的工作狀態、信號質量等數據，網絡傳輸設備負責將數據傳輸到后端數據處理設備進行分析和處理。其中，前端數據采集設備選用高性能的數據采集器，型號為DAQ-3000，具有多通道、高精度、高速度等特點，能夠實時監測各發射臺站和傳輸網絡的工作狀態和信號質量；網絡傳輸設備選用高可靠性的網絡交換機和路由器，型號為CISCO Catalyst 3850 和CISCO ISR 4451，具有高速、穩定、安全等特點，能夠保證數據的實時傳輸和網絡安全；后端數據處理設備選用高性能的服務器和存儲設備，型號為Dell PowerEdge R740 和Dell EMC Unity 500F，具有高性能、大容量、可擴展等特點，能夠對數據進行高效處理和存儲。

監控系統主要實現如下幾個功能。第一，實時監測。通過前端數據采集設備實時監測各發射臺站的工作狀態和信號質量，包括發射功率、頻率偏差及調制誤差等指標，同時監測傳輸網絡的運行狀態和故障情況，包括光纖和微波傳輸的帶寬利用率、誤碼率及抖動等指標。第二，故障預警。設置閾值和告警規則，監測到異常情況時，系統會及時發出告警信息，通知相關人員進行排查和處理。告警信息可以通過短信、郵件及電話等多種方式發送。第三，數據分析。通過對歷史數據進行統計和分析，可以評估廣播網的覆蓋范圍、覆蓋效果和信號質量等指標，為廣播網優化提供參考依據。通過對故障數據的分析，可以找出故障的原因和規律，提出改進措施，提升廣播網的穩定性和可靠性。第四，遠程管理。通過云計算技術實現遠程管理和控制，可以在任何地點通過互聯網訪問監控系統，查看實時監測數據和歷史數據，進行故障預警和數據分析，大大提高了工作效率和管理水平。

3.5 電源和防雷系統的設計和建設

為了保證調頻同步廣播網的穩定運行，方案設計了一套可靠的電源和防雷系統。電源系統采用市電和備用發電機相結合的方式，確保在市電中斷的情況下仍能保證系統的正常運行。防雷系統則采取了多級防雷措施，包括避雷針、避雷帶及接地系統等，以降低雷電對系統的影響[8]。

4 結語

通過對大連地區的地理環境和覆蓋需求的綜合考慮，本文提出了一套完整的調頻同步廣播網建設方案。該方案采用了數字基帶同步技術、光纖傳輸和微波傳輸相結合的傳輸網絡方案以及高性能的發射機、天線系統和監控系統。通過實際測試和仿真驗證，該方案在擴大廣播覆蓋范圍、保障信號質量以及提升系統穩定性方面取得了良好效果。方案綜合考慮了易集成、可擴展、同步性等多個設計原則，為大連地區的廣播服務提供了可行的解決方案，也為調頻同步廣播網技術在實際應用中的推廣提供了經驗和建議。